BRPI0907547B1 - MAGNETIC RESONANCE SYSTEM, SAFE BLOOD PRESSURE MONITOR FOR MRI, AND METHOD FOR MONITORING AN OBJECT IN A MAGNETIC FIELD - Google Patents
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Abstract
"sistema de ressonância magnética, monitor seguro de pressão sanguínea para a mri, e, método para monitorar um objeto em um campo magnético" na formação de imagens por ressonância magnética (mri), os poderosos campos magnéticos podem interferir com, danificar os, provocar falhas prematuras em, e atrair, certos instrumentos não-seguros da mr. a aliança de componentes eletromagnéticos sensitivos é eliminada em favor de componentes seguros para a mr, tais como os componentes de cerâmica piezelétrica e os componentes bimetálicos. os instrumentos, que anteriormente tinham que ser mantidos a uma distância segura do principal magneto (12) - de, por exemplo, mais de 5 da linha de gauss - enquanto o paciente era escaneado, podem agora ficar perto do paciente sem perigo de danificar o instrumento ( 40) e sem perigo para o paciente, para a equipe médica e para o dispositivo da mri (10)."magnetic resonance system, safe blood pressure monitor for mri, and method for monitoring an object in a magnetic field" in magnetic resonance imaging (mri), powerful magnetic fields can interfere with, damage, cause premature failures in and attracting certain unsafe instruments of mr. The alliance of sensitive electromagnetic components is eliminated in favor of safe mr components such as piezoelectric ceramic components and bimetallic components. instruments, which previously had to be kept at a safe distance from the main magnet (12) - from, for example, more than 5 gauss lines - while the patient was being scanned, can now stay close to the patient without danger of damaging the instrument. instrument (40) and without danger to the patient, the medical team and the MRI device (10).
Description
“SISTEMA DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA, MONITOR SEGURO DE“MAGNETIC RESONANCE SYSTEM, SECURE MONITOR OF
PRESSÃO SANGUÍNEA PARA A MRI, E, MÉTODO PARABLOOD PRESSURE FOR MRI, AND, METHOD FOR
MONITORAR UM OBJETO EM UM CAMPO MAGNÉTICO”MONITORING AN OBJECT IN A MAGNETIC FIELD ”
DESCRIÇÃODESCRIPTION
O presente pedido diz respeito à técnica de criação de imagens diagnosticas. Encontra aplicação especialmente em acessórios seguros a serem utilizados com escâner para formação de imagens por ressonância magnética que produz um campo magnético intenso, e será aqui descrito com referência especial ao mesmo. Deve-se, entretanto, observar que o descrito no presente pedido pode também ser utilizado em ambientes mais tradicionais, na ausência de campos magnéticos intensos, e não está limitado à aplicação acima descrita.The present application concerns the technique of creating diagnostic images. It finds application especially in safe accessories to be used with a scanner for magnetic resonance imaging that produces an intense magnetic field, and will be described here with special reference to it. It should be noted, however, that what is described in this application can also be used in more traditional environments, in the absence of intense magnetic fields, and is not limited to the application described above.
A formação de imagem por ressonância magnética (MRI) utiliza campos magnéticos poderosos para alinhar os dipolos em um alvo em uma região de formação de imagem. Frequentemente, as salas que alojam os magnetos de MRI são magneticamente blindadas para impedir que os poderosos campos magnéticos interfiram com outros dispositivos magneticamente sensíveis. Um efeito colateral potencialmente perigoso destes poderosos campos magnéticos é a atração física que exercem sobre os materiais ferromagnéticos existentes nas vizinhanças. Se algum metal for colocado em uma região próxima do magneto, o material pode ser impelido em grande velocidade em direção ao magneto, com o risco de machucar as pessoas nas proximidades, e danificar o magneto e o próprio indivíduo. Desta forma, os objetos metálicos, e/ou os objetos que possuam componentes metálicos, devem ser mantidos longe do magneto, a uma distância segura, quando este estiver em operação em um campo. Mesmo que a atração magnética não seja forte o bastante para deslocar fisicamente o dispositivo como um todo, adicionalmente assim, o campo pode exercer forças e torques que afetam a operação do dispositivo.Magnetic resonance imaging (MRI) uses powerful magnetic fields to align the dipoles on a target in an imaging region. Often, rooms that house MRI magnets are magnetically shielded to prevent powerful magnetic fields from interfering with other magnetically sensitive devices. A potentially dangerous side effect of these powerful magnetic fields is the physical attraction they have on ferromagnetic materials in the vicinity. If any metal is placed in a region close to the magnet, the material can be propelled at great speed towards the magnet, with the risk of hurting people nearby, and damaging the magnet and the individual himself. Therefore, metallic objects, and / or objects that have metallic components, must be kept away from the magnet, at a safe distance, when it is operating in a field. Even if the magnetic attraction is not strong enough to physically move the device as a whole, in addition, the field can exert forces and torques that affect the operation of the device.
Outro efeito colateral é que o campo magnético pode danificar instrumentos magneticamente sensíveis e provocar a sua falha prematura. Mesmo a distâncias em que a atração física não ofereça perigo, existe algum campo magnético que pode afetar os componentes sensitivos. As falhas podem ser temporárias - e uma vez removidas do campo, o dispositivo passa a operar normalmente -, mas os danos provocados podem ser permanentes como a deformação permanente dos magnetos, produzindo falhas permanentes. As forças magnéticas na movimentação de partes ferrosas ou eletromagnéticas podem provocar falhas prematuras.Another side effect is that the magnetic field can damage magnetically sensitive instruments and cause them to fail prematurely. Even at distances where physical attraction poses no danger, there is some magnetic field that can affect sensitive components. The failures can be temporary - and once removed from the field, the device starts to operate normally -, but the damage caused can be permanent, such as permanent deformation of the magnets, producing permanent failures. Magnetic forces in the movement of ferrous or electromagnetic parts can cause premature failures.
Os monitores automáticos de pressão sanguínea, por exemplo, contêm bombas que são tipicamente acionadas por componentes não-MRI seguros. Os dispositivos automáticos e não invasivos de pressão sanguínea e os monitores de gás usam, atualmente, bombas centrífugas ou peristálticas acionadas por motores eletromagnéticos. As válvulas que operam nestes dispositivos são acionadas por solenóides eletromagnéticos. Para serem seguros, estes monitores devem ser mantidos longe, a uma distância segura do magneto. Se for necessário o monitoramente da pressão sanguínea de um paciente dentro do dispositivo de MRI, os longos tubos ou mangueiras devem ser estendidos a partir da bomba e das porções das válvulas do monitor, até a braçadeira, a máscara ou qualquer outro sensor instalado no paciente, apresentando um obstáculo físico para ao paciente e para a equipe médica com o qual estes têm de lidar. As mangueiras produzem impacto negativo no fluxo eficiente uma vez que o monitor e o pacientes são manobrados em tomo da suíte da MRI. Além disto, os componentes dentro do monitor adicionalmente ficam a suíte da MRI e são afetados pelo campo magnético e tendem a apresentar falhas prematuras, No passado, eram atribuídas aos dispositivos a classificação “MR Condicional” quando os dispositivos eram rotulados segundo a exposição máxima permitida no campo magnético. Isso pode ser traduzido como uma distância segura da máquina da MRI, com o campo constante Bo.Automatic blood pressure monitors, for example, contain pumps that are typically powered by safe non-MRI components. Automatic and non-invasive blood pressure devices and gas monitors currently use centrifugal or peristaltic pumps driven by electromagnetic motors. The valves that operate on these devices are driven by electromagnetic solenoids. To be safe, these monitors must be kept at a safe distance from the magnet. If it is necessary to monitor a patient's blood pressure inside the MRI device, the long tubes or hoses must be extended from the pump and the valve portions of the monitor, to the cuff, mask or any other sensor installed on the patient , presenting a physical obstacle for the patient and the medical team with which they have to deal. Hoses have a negative impact on efficient flow as the monitor and patient are maneuvered around the MRI suite. In addition, the components inside the monitor are additionally the MRI suite and are affected by the magnetic field and tend to show premature failures. In the past, devices were assigned the “MR Conditional” rating when devices were labeled according to the maximum allowed exposure in the magnetic field. This can be translated as a safe distance from the MRI machine, with the constant field B o .
Para proteger os componentes sensíveis do campo magnético, algumas vezes são utilizadas blindagens ferromagnéticas Embora estas blindagens ajudem a proteger os componentes contra danos, elas não são campos magnéticos completamente impenetráveis e apresentam riscos adicionais relativos à atração física e, desta forma, devem ser mantidas afastadas, a uma distância segura. Embora as blindagens ajudem a aliviar as falhas prematuras dos componentes sensitivos, as longas mangueiras adicionalmente continuam a ser estendidas do paciente no dispositivo de MRI até o monitor.To protect sensitive components from the magnetic field, ferromagnetic shields are sometimes used. Although these shields help to protect components from damage, they are not completely impenetrable magnetic fields and present additional risks related to physical attraction and, therefore, must be kept away. , at a safe distance. Although the shields help to alleviate premature failures of the sensitive components, the long hoses additionally continue to be extended from the patient in the MRI device to the monitor.
O presente pedido fornece um dispositivo seguro, novo e melhorado para a MRI o qual busca resolver estes e outros problemas.The present application provides a safe, new and improved device for MRI which seeks to resolve these and other problems.
De acordo com uma das características da invenção, é fornecido um sistema de ressonância magnética. O magneto principal gera um campo magnético principal substancialmente uniforme em uma região da formação de imagem. Um conjunto de bobinas de gradiente impõe campos magnéticos gradientes aos principais campos magnéticos gradientes do principal campo magnético, codificando espacialmente o principal campo magnético. Um conjunto de radiofreqüência induz a ressonância magnética em dipolos selecionados de uma região da imagem de um indivíduo, e recebe sinais de ressonância magnética a partir de uma região da formação da imagem. Uma tela de monitor automático não-magnético mede e exibe um parâmetro do indivíduo.According to one of the characteristics of the invention, an MRI system is provided. The main magnet generates a substantially uniform main magnetic field in a region of the image formation. A set of gradient coils imposes gradient magnetic fields on the main gradient magnetic fields of the main magnetic field, spatially encoding the main magnetic field. A set of radiofrequency induces magnetic resonance in selected dipoles from a region of an individual's image, and receives magnetic resonance signals from a region of the image formation. An automatic non-magnetic monitor screen measures and displays an individual parameter.
De acordo com outra característica, é fornecido um monitor seguro de pressão sanguínea para a MRI. Uma braçadeira de pressão aplica uma pressão a uma artéria de um paciente. Um primeiro transdutor sensoreia eventos audíveis dentro da artéria sob pressão. Uma bomba peristáltica de cerâmica piezelétrica aplica a pressão sobre a braçadeira de pressão. Um primeiro acionador de alta voltagem aciona a bomba piezelétrica. Um segundo transdutor sensoreia a pressão aplicada à braçadeira de pressão. Uma primeira válvula de diafragma de cerâmica piezelétrica libera a pressão da braçadeira de pressão a uma taxa linear controlada. Um segundo acionador de alta voltagem aciona a primeira válvula piezelétrica de diafragma. Conexões pneumáticas conectam, pelo menos, uma bomba e a braçadeira de pressão. Um circuitos de controle controla, pelo menos, uma bomba e a válvula do diafragma. Uma fonte de alimentação fornece energia a, pelo menos, um primeiro e um segundo acionadores de alta voltagem.According to another feature, a safe blood pressure monitor is provided for MRI. A pressure cuff applies pressure to a patient's artery. A first transducer senses audible events within the artery under pressure. A peristaltic piezoelectric ceramic pump applies pressure to the pressure clamp. A first high voltage driver drives the piezoelectric pump. A second transducer senses the pressure applied to the pressure clamp. A first piezoelectric ceramic diaphragm valve releases pressure from the pressure clamp at a controlled linear rate. A second high-voltage actuator drives the first diaphragm piezoelectric valve. Pneumatic connections connect at least one pump and the pressure clamp. A control circuit controls at least one pump and the diaphragm valve. A power supply supplies power to at least a first and a second high voltage driver.
De acordo com outra característica, é fornecido um método para medir a pressão de um indivíduo em um campo magnético. Um campo magnético principal é gerado pelo magneto principal de um dispositivo de formação de imagem por ressonância magnética. Uma braçadeira de pressão localizada no campo magnético principal é inflada pelo fechamento de uma primeira válvula de diafragma linear de cerâmica piezelétrica, pelo fechamento de uma segunda válvula de diafragma de descarga de cerâmica piezelétrica, e pelo acionamento de uma bomba de cerâmica piezelétrica. A leitura da pressão é feita liberando o ar da braçadeira de pressão por meio da abertura da primeira válvula e do desligamento da bomba. Após a primeira leitura ter sido realizada, o ar remanescente é liberado da braçadeira pela abertura de uma segunda válvula.According to another characteristic, a method is provided to measure an individual's pressure in a magnetic field. A main magnetic field is generated by the main magnet of a magnetic resonance imaging device. A pressure clamp located in the main magnetic field is inflated by closing a first piezoelectric ceramic diaphragm valve, closing a second piezoelectric ceramic discharge diaphragm valve, and driving a piezoelectric ceramic pump. The pressure reading is made by releasing the air from the pressure clamp by opening the first valve and turning off the pump. After the first reading has been taken, the remaining air is released from the cuff by opening a second valve.
Uma vantagem reside na capacidade de monitorar a pressão sanguínea do paciente em um ambiente de campo magnético alto, sem utilizar as longas mangueiras.An advantage lies in the ability to monitor the patient's blood pressure in a high magnetic field environment, without using the long hoses.
Outra vantagem reside na capacidade de monitorar os gases administrados em um ambiente de alto campo magnético sem utilizar as longas mangueiras pelas quais a bomba de cerâmica piezelétrica puxa o vácuo necessário para a amostragem dos gases.Another advantage is the ability to monitor the gases administered in a high magnetic field environment without using the long hoses through which the piezoelectric ceramic pump draws the vacuum required for sampling the gases.
Outra vantagem reside no aumento da vida do componente em ambientes de campos magnéticos altos.Another advantage is the increase in component life in high magnetic field environments.
Outra vantagem reside no aumento da mobilidade e do acesso ao paciente.Another advantage is the increase in mobility and access to the patient.
Outra vantagem reside na redução do material ferromagnético nas proximidades do dispositivo da MRI.Another advantage lies in the reduction of ferromagnetic material in the vicinity of the MRI device.
Outra vantagem reside no aumento da segurança para o paciente e para a equipe médica.Another advantage lies in increasing safety for the patient and the medical team.
Outras vantagens adicionais da presente invenção serão observadas por todos aqueles que possuam uma capacitação ordinária na técnica, ao lerem e compreenderem as detalhadas descrições que se seguem.Other additional advantages of the present invention will be seen by all those who have ordinary training in the technique, when reading and understanding the detailed descriptions that follow.
A invenção pode assumir sua forma por meio de vários componentes e arranjos de componentes e em várias etapas e arranjos de etapas. Os desenhos têm o único propósito de ilustrar os modos de realização preferenciais e não devem ser interpretados como limitações da invenção.The invention can take its form through various components and arrangements of components and in various stages and arrangements of stages. The drawings are for the sole purpose of illustrating the preferred embodiments and are not to be construed as limitations of the invention.
Figura 1 é uma ilustração diagramática de um aparelho de formação de imagem por ressonância magnética com um monitor médico seguro para a MRI.Figure 1 is a diagrammatic illustration of a magnetic resonance imaging device with an MRI-safe medical monitor.
Figura 2 é uma ilustração diagramática do monitor de pressão sanguínea de acordo com o presente pedido.Figure 2 is a diagrammatic illustration of the blood pressure monitor according to the present application.
Figura 3 é uma válvula ilustrativa para o monitor médico seguro para a MRI.Figure 3 is an illustrative valve for the MRI-safe medical monitor.
Figura 4 é uma bomba ilustrativa para o monitor seguro para a MRI.Figure 4 is an illustrative pump for the MRI-safe monitor.
Figura 5 é um modo de realização alternativo da válvula de segurança da MRI.Figure 5 is an alternative embodiment of the MRI safety valve.
Na Figura 1 é representado um escâner de ressonância magnética 10. O escâner de ressonância magnética 10 pode ser um sistema de campo aberto que inclui um conjunto vertical de magneto principal 12. O conjunto de magneto principal 12 produz substancialmente um campo magnético principal orientado ao longo de um eixo vertical a uma região da imagem. Embora seja ilustrado um conjunto vertical de magneto principal 12, em parte para ajudar na visualização, deve-se entender que outros arranjos de magnetos - a exemplo do cilíndrico e daqueles com outras configurações são também contemplados. O magneto principal 12 em um sistema aberto pode ter uma intensidade de campo de cerca de 2500 Gauss (0,25 T) até 10.000 Gauss (1,0 T). Um sistema do tipo com furo pode gerar campos magnéticos de 15.000 Gauss (1,5 T) até 70.000 Gauss (7,0 T), ou mais. A linha 5 de Gauss está tipicamente mais próxima nas intensidades de campo mais baixas e mais adicionalmente nas altas intensidades de campo, mas, pode também variar com outros fatores, a exemplo da blindagem e da configuração.Figure 1 shows an MRI scanner 10. The MRI scanner 10 can be an open field system that includes a vertical main magnet assembly 12. The main magnet assembly 12 substantially produces a main magnetic field oriented along from a vertical axis to a region of the image. Although a vertical set of main magnet 12 is illustrated, partly to aid visualization, it should be understood that other magnet arrangements - such as the cylindrical and those with other configurations, are also contemplated. The main magnet 12 in an open system can have a field strength of about 2500 Gauss (0.25 T) up to 10,000 Gauss (1.0 T). A hole-type system can generate magnetic fields from 15,000 Gauss (1.5 T) to 70,000 Gauss (7.0 T), or more. Gauss line 5 is typically closer to the lower field strengths and further to the higher field strengths, but it can also vary with other factors, such as shielding and configuration.
Um conjunto de bobina de gradiente 14 produz gradientes do campo magnético na região da formação da imagem para codificar espacialmente o principal campo magnético. È preferível que o conjunto de bobina de gradiente do campo magnético 14 inclua segmentos de bobina configurados para produzir os pulsos do gradiente do campo magnético em três direções ortogonais, tipicamente, as direções, longitudinal ou z, transversal ou x e vertical ou y.A gradient coil assembly 14 produces gradients of the magnetic field in the region of the image formation to spatially encode the main magnetic field. It is preferable that the magnetic field gradient coil assembly 14 includes coil segments configured to produce the magnetic field gradient pulses in three orthogonal directions, typically the longitudinal or z, transverse or x and vertical or y directions.
Um conjunto de bobinas de radiofrequência 16 gera pulsos de alta freqüência para excitar a ressonância nos dipolos do indivíduo. O conjunto de bobinas de radioffeqüência 16 também serve para detectar os sinais da ressonância que emanam da região da imagem. O conjunto de bobina de radiofreqüência 16 é uma bobina para enviar/receber que forma uma imagem da região inteira da imagem, entretanto, são também contempladas bobinas para enviar/receber ou bobinas locais dedicadas.A set of radio frequency coils 16 generates high frequency pulses to excite the resonance in the individual's dipoles. The set of radio frequency coils 16 also serves to detect the resonance signals that emanate from the region of the image. The radio frequency coil assembly 16 is a send / receive coil that forms an image of the entire region of the image, however, send / receive coils or dedicated local coils are also contemplated.
Amplificadores do pulso do gradiente 18 fornecem correntes elétricas controladas para o conjunto de gradiente de campo magnético 14 para produzir gradientes selecionados de campo magnéticos. Um transmissor de radiofreqüência 20, preferencialmente digital, aplica pulsos de rádio freqüência ou pacotes de pulsos ao conjunto de radiofreqüência 16 para excitar a ressonância selecionada. Um receptor de radiofreqüência 22 é acoplado ao conjunto de bobinas 16 ou a bobinas separadas para receber e desmodular os sinais de ressonância induzidos.Gradient pulse amplifiers 18 provide controlled electrical currents to the magnetic field gradient set 14 to produce selected magnetic field gradients. A radio frequency transmitter 20, preferably digital, applies radio frequency pulses or pulse packets to the radio frequency array 16 to excite the selected resonance. A radio frequency receiver 22 is coupled to the coil set 16 or to separate coils to receive and demodulate the induced resonance signals.
Para adquirir os dados de ressonância magnética de um indivíduo, o indivíduo é colocado dentro de uma região de formação da imagem. Um controlador de seqüência 24 comunica-se com os amplificadores de gradiente 18 e com o transmissor de radiofreqüência 20 para suplementar a manipulação ótica na região de interesse. O controlador de seqüência 24 produz, por exemplo, um estado estacionário selecionado que é repetido por eco, ou outras seqüências de ressonância; codifica espacialmente estas ressonâncias; manipula ou corrompe as ressonâncias; ou, altemativamente, gera os sinais de ressonância magnética selecionados e característicos do indivíduo. Os sinais gerados pela ressonância são detectados pelo conjunto de bobinas de RF 16 - ou por uma bobina local (não mostrada)-; comunicados ao receptor de radiofreqüência 22; desmodulados e armazenados no espaço K de uma memória 26. Os dados de formação da imagem são reconstruídos por um processador de reconstrução 28 para produzir as representações das imagens que são armazenadas em uma memória de imagem 30. Em um modo de realização adequado, o processador de reconstrução 28 realiza uma reconstrução inversa, por meio de uma transformação de Fourier.To acquire an individual's MRI data, the individual is placed within an image-forming region. A sequence controller 24 communicates with gradient amplifiers 18 and radiofrequency transmitter 20 to supplement optical manipulation in the region of interest. The sequence controller 24 produces, for example, a selected steady state that is repeated by echo, or other resonance sequences; spatially encodes these resonances; manipulates or corrupts resonances; or alternatively, it generates the magnetic resonance signals selected and characteristic of the individual. The signals generated by the resonance are detected by the RF coil set 16 - or by a local coil (not shown) -; communicated to the radio frequency receiver 22; demodulated and stored in the K space of a memory 26. The image formation data is reconstructed by a reconstruction processor 28 to produce representations of the images that are stored in an image memory 30. In a suitable embodiment, the processor of reconstruction 28 performs an inverse reconstruction, using a Fourier transformation.
A(s) representação(ões) da(s) imagem(ens) resultante(s) é (são) processadas por um vídeo processador 32 e exibidas em uma interface de usuário 34 dotada de um display legível por seres humanos. A interface 34 é preferencialmente um computador pessoal ou uma estação de trabalho. Ao invés da produção de uma imagem de vídeo, a representação da imagem pode ser processada por um acionador de impressão e impressa, transmitida para uma rede de computadores, ou pela internet, ou por qualquer outra forma assemelhada. Preferencialmente, a interface de usuário 34, permite adicionalmente ao radiologista, ou outro operador, comunicar-se com o controlador de seqüência 24 para selecionar as seqüências da formação da imagem por ressonância magnética, modificar as seqüências de imagens, executar a formação de imagens, e assim por diante.The representation (s) of the resulting image (s) is (are) processed by a video processor 32 and displayed on a user interface 34 provided with a human-readable display. Interface 34 is preferably a personal computer or a workstation. Instead of producing a video image, the representation of the image can be processed by a print driver and printed, transmitted to a computer network, or over the internet, or in any other similar way. Preferably, the user interface 34, additionally allows the radiologist, or another operator, to communicate with the sequence controller 24 to select the sequences of the image formation by magnetic resonance, modify the image sequences, perform the image formation, and so on.
Um monitor portátil 40 é localizado com o paciente em um campo magnético. O monitor 40, no modo de realização ilustrado, é um monitor de pressão sanguínea e está conectado a uma braçadeira de pressão típica 42 por meio de, pelo menos, uma mangueira de ar 44. Um sistema de duas mangueiras é descrito abaixo. Deve-se entender, entretanto, que quaisquer parâmetros podem ser medidos, e que o presente pedido não está necessariamente limitado especificamente a monitores de pressão sanguínea. Ao se medir a pressão sanguínea, a braçadeira 42 é inflada exercendo uma pressão mensurável sobre o paciente, tipicamente sobre o bíceps do paciente. A braçadeira 42 é inflada de forma que a pressão da braçadeira 42 é aumentada até uma pressão acima da pressão arterial sistólica do paciente. Isto interrompe o fluxo sanguíneo temporariamente ao longo da artéria braquial. Permite-se então que o ar sangre para fora da braçadeira a uma taxa constante. Quando o sangue começa a fluir na artéria braquial, isto é, quando a braçadeira 42, ou outro sensor no braço detecta o pulso, o monitor 40 registra o valor da pressão como o da pressão sistólica do paciente. O ar continua a sangrar para fora da braçadeira 42 até que a braçadeira não consegue mais detectar o pulso e o valor da pressão em que o pulso é perdido é registrado como o da pressão diastólica do paciente.A portable monitor 40 is located with the patient in a magnetic field. Monitor 40, in the illustrated embodiment, is a blood pressure monitor and is connected to a typical pressure cuff 42 by means of at least one air hose 44. A two-hose system is described below. It should be understood, however, that any parameters can be measured, and that the present application is not necessarily limited specifically to blood pressure monitors. When measuring blood pressure, cuff 42 is inflated by exerting measurable pressure on the patient, typically on the patient's biceps. The cuff 42 is inflated so that the pressure of the cuff 42 is increased to a pressure above the patient's systolic blood pressure. This temporarily interrupts blood flow along the brachial artery. Air is then allowed to bleed out of the cuff at a constant rate. When blood begins to flow in the brachial artery, that is, when cuff 42, or another sensor in the arm detects the pulse, monitor 40 records the pressure value as the patient's systolic pressure. Air continues to bleed out of cuff 42 until the cuff can no longer detect the pulse and the pressure value at which the pulse is lost is recorded as that of the patient's diastolic pressure.
Na Figura 2, o monitor de pressão sanguínea 40 é mostrado em maior detalhe, incluindo os componentes que tomam possíveis as medições acima descritas. Para aumentar a pressão na braçadeira 42 uma bomba 26 •x puxa o ar da atmosfera e o bombeia para a braçadeira 42. A medida que a braçadeira 42 infla o sistema é fechado de forma que a pressão aumenta dentro da braçadeira 42. No modo de realização que é ilustrado na Figura 3 a bomba 46 é uma bomba piezelétrica, e, mais especificamente, é uma bomba peristáltica de cerâmica piezelétrica acionada, muito embora outros tipos de bombas piezelétricas possam também ser contemplados. Um elemento piezelétrico 46a se expande e contrai na direção indicada pela seta. Quando o elemento piezelétrico é acionado, ele deflete um diafragma flexível 46b. Quando o diafragma 46b é defletido, ele reduz o volume na câmara da bomba 46c, bombeando o fluido da câmara por meio de uma saída da válvula de retenção 46d. Quando o elemento piezelétrico 46a relaxa, o volume da câmara da bomba 46c aumenta e puxa o fluido através da entrada da válvula de retenção 46e. Ambas as válvulas de retenção 46d e 46e são válvulas unidirecionais acionadas por pressão que impedem o fluxo reverso através da câmara da bomba 46c. O elemento piezelétrico 46a da bomba 46 é acionado por um acionador de alta voltagem 48 associado. O acionador 48 é controlado por um controlador de monitor 50.In Figure 2, the blood pressure monitor 40 is shown in greater detail, including the components that make the measurements described above possible. To increase the pressure in cuff 42 a pump 26 • x draws air from the atmosphere and pumps it to cuff 42. As cuff 42 inflates the system is closed so that the pressure increases inside cuff 42. In In the embodiment shown in Figure 3, the pump 46 is a piezoelectric pump, and, more specifically, it is a peristaltic driven ceramic piezoelectric pump, although other types of piezoelectric pumps can also be contemplated. A piezoelectric element 46a expands and contracts in the direction indicated by the arrow. When the piezoelectric element is activated, it deflects a flexible diaphragm 46b. When the diaphragm 46b is deflected, it reduces the volume in the pump chamber 46c, pumping the fluid from the chamber through a check valve outlet 46d. When the piezoelectric element 46a relaxes, the volume of the pump chamber 46c increases and draws the fluid through the inlet valve 46e. Both check valves 46d and 46e are pressure-operated one-way valves that prevent reverse flow through the pump chamber 46c. The piezoelectric element 46a of the pump 46 is driven by an associated high voltage driver 48. The driver 48 is controlled by a monitor controller 50.
Para sentir se o sangue está fluindo na artéria braquial, um primeiro transdutor 52 é disposto na, ou adjacente à, braçadeira 42. Quando o sangue começa a fluir, é acompanhado de um som característico (primeiro som de Korptkoff) que é produzido pelo fluxo turbulento do sangue e detectado pelo transdutor 52. Um segundo transdutor 54 mede a pressão da braçadeira 42. Após a bomba 46 ter inflado a braçadeira 42 para pressionar, o ar é sangrado para fora da braçadeira 42 por meio de uma válvula linear 56. No modo de realização ilustrado na Figura 4, a válvula linear 56 é uma válvula de diafragma de cerâmica piezelétrica; um elemento piezelétrico 56a se expande e contrai do modo indicado pelas setas. Quando o elemento piezelétrico se expande, ele força o elemento da válvula 56b a entrar em contato com ume região da válvula 56c que veda a válvula 56. Quando o elemento piezelétrico 56a relaxa, a válvula 56 abre e o fluido pode fluir através da mesma. Opcionalmente uma válvula piezelétrica piloto operável pode ser utilizada. A válvula linear 56 possuir o seu próprio acionador 58 de alta voltagem que é também controlado pelo controlador do monitor 50. Opcionalmente a válvula linear pode ser acionada por um elemento metálico 56a, no qual as correntes elétricas medidas criam calor e provocam uma conhecida deflexão. A válvula permite, então, a passagem de uma vazão conhecida. Este tipo é também não-magnético, e, um acionador adicional de alta voltagem não se faria necessário. Quando a pressão na braçadeira 42 está entre as pressões sistólica e diastólica do paciente, o fluxo de sangue será turbulento, uma vez que a pressão arterial salta para cima da pressão na braçadeira e cai de volta para baixo da pressão na braçadeira, com os batimentos do coração do paciente. Uma vez que a pressão da braçadeira 42 esteja entre as pressões sistólica e diastólica, o primeiro transdutor 52 será capaz de detectar o fluxo turbulento de sangue. Uma vez que a pressão caia abaixo da pressão sistólica, o fluxo através da artéria braquial não será mais turbulento, uma vez que a artéria não está mais constrita. Não são detectados sons adicionais. Quando o primeiro transdutor 52 não consegue mais detectar quaisquer sons, a pressão reportada pelo segundo transdutor 54, no qual isto ocorre, é registrada como a pressão diastólica.To feel if blood is flowing in the brachial artery, a first transducer 52 is placed on, or adjacent to, cuff 42. When blood begins to flow, it is accompanied by a characteristic sound (first Korptkoff sound) that is produced by the flow turbulent flow of blood and detected by transducer 52. A second transducer 54 measures the pressure of the cuff 42. After the pump 46 has inflated the cuff 42 to press, air is bled out of the cuff 42 by means of a linear valve 56. embodiment shown in Figure 4, linear valve 56 is a piezoelectric ceramic diaphragm valve; a piezoelectric element 56a expands and contracts in the manner indicated by the arrows. When the piezoelectric element expands, it forces the valve element 56b to come into contact with a region of the valve 56c that seals the valve 56. When the piezoelectric element 56a relaxes, the valve 56 opens and the fluid can flow through it. Optionally an operable pilot piezoelectric valve can be used. The linear valve 56 has its own high voltage driver 58 which is also controlled by the monitor controller 50. Optionally the linear valve can be driven by a metallic element 56a, in which the measured electrical currents create heat and cause a known deflection. The valve then allows a known flow to pass. This type is also non-magnetic, and an additional high voltage driver would not be necessary. When the pressure in cuff 42 is between the systolic and diastolic pressures of the patient, the blood flow will be turbulent, as the blood pressure jumps above the cuff pressure and falls back below the cuff pressure with the beats of the patient's heart. Once the pressure of cuff 42 is between the systolic and diastolic pressures, the first transducer 52 will be able to detect the turbulent flow of blood. Once the pressure drops below the systolic pressure, the flow through the brachial artery will no longer be turbulent, since the artery is no longer constricted. No additional sounds are detected. When the first transducer 52 can no longer detect any sounds, the pressure reported by the second transducer 54, in which this occurs, is recorded as the diastolic pressure.
Uma vez que a pressão diastólica tenha sido registrada, uma válvula de descarga 60 abre-se e libera o ar remanescente na braçadeira 42 para a atmosfera. Em um modo de realização, assim como a válvula linear 56, a válvula de descarga 60 é uma válvula de diafragma de cerâmica piezelétrica. Da mesma forma, a válvula de descarga 60 é acionada pelo seu próprio acionador de alta voltagem 62. Os acionadores 48, 58, 62 são todos controlados para que o processo acima detalhado seja executado pelo controlador de monitor 50. Durante o processo de inflar a braçadeira 42, a bomba 46 é ligada e, são fechadas, tanto a válvula linear 56, quanto a válvula de descarga 60. Durante a medição da pressão sanguínea, a bomba 46 é desligada, a válvula linear 56 é aberta e a válvula de descarga 60 permanece fechada. Uma vez que a pressão diastólica tenha sido lida - e durante os períodos de não utilização - a bomba 46 é desligada, e ambas as válvulas 56 e 60, são abertas. Se o monitor 40 não conseguir fazer uma leitura, o controlador 50 pode imediatamente iniciar o processo outra vez. Opcionalmente, a válvula de descarga pode ser acionada por um elemento bimetálico, que converte a eletricidade em calor, para mover o acionamento da válvula sem que haja necessidade de um acionador adicional de alta voltagem.Once the diastolic pressure has been recorded, a discharge valve 60 opens and releases the remaining air in the cuff 42 into the atmosphere. In one embodiment, like the linear valve 56, the discharge valve 60 is a piezoelectric ceramic diaphragm valve. Likewise, the discharge valve 60 is driven by its own high voltage actuator 62. Actuators 48, 58, 62 are all controlled so that the above detailed process is performed by monitor controller 50. During the process of inflating the clamp 42, pump 46 is switched on, and both linear valve 56 and discharge valve 60 are closed. During blood pressure measurement, pump 46 is turned off, linear valve 56 is opened and the discharge valve 60 remains closed. Once the diastolic pressure has been read - and during periods of non-use - the pump 46 is turned off, and both valves 56 and 60 are opened. If monitor 40 fails to read, controller 50 can immediately start the process again. Optionally, the discharge valve can be driven by a bimetallic element, which converts electricity to heat, to move the valve actuation without the need for an additional high voltage actuator.
Conforme anteriormente mencionado, o processo é controlado por um controlador de monitor 50. Preferencialmente, o usuário pode estar em interface com o controlador do monitor 50, por meio de uma interface de usuário 64. O usuário pode comandar uma leitura em momento determinado, ou um conjunto de leituras periódicas, e analisar as leituras recentes da pressão, armazenadas na memória do monitor 66. Opcionalmente, o transceptor 68 é incluído no monitor 40 de forma a que o controlador 50 possa transmitir as leituras a uma estação de trabalho remota, e exemplo de uma estação em série, de um operador, de uma enfermeira ou a uma unidade de processamento do monitor 70. Uma fonte adequada de energia 72, a exemplo de uma bateria, ou de um adaptador de AC, ou de um sistema que capte a energia do sistema da MR, fornece energia ao monitor 40. Preferencialmente o monitor 40 é equipado com uma bateria recarregável, a exemplo da bateria não magnética de íons de lítio, que pode ser ligada em uma tomada na parede quando inativa, mas sem fio quando em uso.As previously mentioned, the process is controlled by a monitor controller 50. Preferably, the user can interface with the monitor controller 50, via a user interface 64. The user can command a reading at a specified time, or a set of periodic readings, and analyze the recent pressure readings, stored in the memory of monitor 66. Optionally, transceiver 68 is included in monitor 40 so that controller 50 can transmit readings to a remote workstation, and example of a serial station, an operator, a nurse or a monitor 70 processing unit. An adequate power source 72, such as a battery, or an AC adapter, or a system that captures the power of the MR system, supplies power to the monitor 40. Preferably the monitor 40 is equipped with a rechargeable battery, like the non-magnetic lithium-ion battery, which can be plugged into a wall outlet when inactive, but wireless when in use.
Ao se utilizar elementos piezelétricos de cerâmica, os componentes eletromagneticamente sensíveis estão ausentes do monitor 40. Desta forma, pode ser atribuída a classificação “MR Segura” e pode-se acompanhar o paciente no campo do dispositivo da MR eliminando a necessidade dos extensos cabos e tubos que levam do monitor 40 até o paciente. O desenho piezelétrico é igualmente aplicável a monitores de pressão sanguínea sem fio, portáteis, de mesa e de pedestal da mesma forma, mas, especificamente, a monitores que possam deslocar-se com o paciente para dentro do furo do dispositivo da MR. Opcionalmente o monitor é blindado com uma blindagem contra a interferência eletromagnética 74 para impedir que o monitor 40 provoque um impacto negativo na aquisição ou na qualidade da imagem. Além do mais, o controlador 50 e a memória 66 são também blindados contra os campos magnéticos.When using piezoelectric ceramic elements, the electromagnetically sensitive components are absent from the monitor 40. In this way, the classification “MR Segura” can be assigned and the patient can be followed in the field of the MR device, eliminating the need for extensive cables and tubes leading from monitor 40 to the patient. The piezoelectric design is also applicable to wireless, portable, table and pedestal blood pressure monitors in the same way, but specifically to monitors that can move with the patient into the hole of the MR device. Optionally, the monitor is shielded with a shield against electromagnetic interference 74 to prevent monitor 40 from having a negative impact on acquisition or image quality. In addition, controller 50 and memory 66 are also shielded against magnetic fields.
Em outro modo de realização, um monitor de gás, a exemplo de um monitor capaz de medir a exalação normal final do CO2 e que forneça gases anestésicos, é configurado com bombas de cerâmica piezelétrica e válvulas para utilização nos sistemas da MRI. Nos monitores de gás uma mascara de respiração é colocada sobre a boca do paciente. Uma bomba peristáltica piezelétrica bombeia o gás da máscara e de uma linha associada de exaustão. As válvulas piezelétricas são operadas para deslocar um volume medido de gás de exaustão para dentro de uma câmara de análise, prender o gás na câmara durante o tempo da análise e fazer a exaustão do gás após a análise.In another embodiment, a gas monitor, like a monitor capable of measuring the final normal exhalation of CO 2 and which supplies anesthetic gases, is configured with piezoelectric ceramic pumps and valves for use in MRI systems. In gas monitors a breathing mask is placed over the patient's mouth. A piezoelectric peristaltic pump pumps gas from the mask and an associated exhaust line. Piezoelectric valves are operated to move a measured volume of exhaust gas into an analysis chamber, trap the gas in the chamber during the analysis time and exhaust the gas after analysis.
Outros tipos de bombas seguras de campos magnéticos e válvulas, são adicionalmente contemplados. Conforme ilustrado na Figura 5, um elemento bimetálico 80 é aquecido por um aquecedor 82 e permite-se que esfrie, para provocar seu deslocamento para um percutor 84 na direção indicada pelas setas. O percutor 84 flexiona um diafragma 86 e faz com que ele acione a região da válvula 88 entre as posições aberta e fechada. Analogamente, o aquecimento e resfriamento do elemento bimetálico 89 pode bombear o diafragma da bomba peristáltica. Outros tipos de válvulas seguras de MR seguras, e de bombas, são adicionalmente contemplados.Other types of safe magnetic field pumps and valves are additionally contemplated. As shown in Figure 5, a bimetallic element 80 is heated by a heater 82 and allowed to cool, to cause its displacement to a striker 84 in the direction indicated by the arrows. The striker 84 flexes a diaphragm 86 and causes it to drive the valve region 88 between the open and closed positions. Similarly, heating and cooling of the bimetallic element 89 can pump the diaphragm of the peristaltic pump. Other types of safe MR safe valves and pumps are additionally contemplated.
A invenção foi descrita tendo por referência os modos de realização preferenciais. Podem ocorrer modificações e alterações a terceiros, ao lerem e compreenderem as detalhadas descrições precedentes. Pretende-se que na interpretação da invenção sejam incluídas estas modificações e alterações, na medida em que estas caiam dentro do escopo das reivindicações anexas ou das equivalentes às mesmas.The invention has been described with reference to the preferred embodiments. Modifications and changes to third parties may occur when they read and understand the detailed preceding descriptions. These modifications and alterations are intended to be included in the interpretation of the invention, insofar as they fall within the scope of the appended claims or those equivalent to them.
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